Elektriksel kırılım

Elektriksel kırılım ya da dielektrik çökümü uygulanan voltaj çöküm gerilimini geçtiğinde yalıtkan maddenin direncindeki ani azalmadır. Bu durum yalıtkan maddenin bir kısmının iletken olmasıyla sonuçlanır. Elektriksel kırılım geçici (elektrostatik boşalmadaki gibi) olabildiği gibi, eğer koruyucu cihazlar yüksek güç devresindeki akımı kesmede başarısız olursa devamlı ark boşalmasına da yol açabilir.

Yeterli elektriksel gerilim altında, katı, sıvı, gaz veya vakumda elektriksel kırılım gerşekleşebilir. Ancak özellikle farklı çeşit dielektrik ortamlarda özel çökme mekanizmaları her biri için önemli farklılıklar gösterebilir.

Elektrik yalıtımı hatası
Elektriksel kırılım çoğunlukla yüksek gerilimli trafolar veya kapasitörlerin içinde kullanılan katı veya sıvı yalıtkan malzemelerde oluşan hatalarla bağdaştırılır ve genellikle kısa devre veya yanmış sigorta ile sonuçlanır. Havanın normalde çok iyi bir yalıtkan olmasına rağmen yeterince yüksek voltajla gerildiğinde (yaklaşık 3 x 106V/m) gücünde elektrik alan), hava elektriksel çöküşe başlayıp kısmi iletken olabilir. Eğer voltaj yeterince yüksekse, havanın tam elektriksel kırılımı bütün boşluğa köprü oluşturan elektriksel kıvılcım ya da ark ile sonuçlanır. Ozon belirgin kokusu ile en kolay fark edilen gazdır. Kıvılcım ve arklar genelde istenmeyen şeyler olmasına rağmen, benzin motorlarındaki bujiler, metallerin elektrik kaynağı veya elektrik ark fırınında metal eritmek gibi günlük uygulamalarda yararlı olabilir.



Gerilim – akım ilişkisi
Gaz çöküntüsünden önce, voltaj ve akım arasında şekildeki gibi doğrusal olmayan ilişki vardır. Birinci bölgede, alan tarafından hızlanabilen ve akımı düşüren serbest iyonlar vardır. Bunlar belli bir voltajda doygunluğa ulaşacak ve ikinci bölgedeki gibi sabit akım verecektir. Üçüncü ve dördüncü bölgeler Towsend boşaltma mekanizmasıyla açıklanan iyon çığı nedeniyle olurlar.

Korona çökmesi
Havanın kısmi çökmesi, yüksek gerilimli iletkenlerdeki en yüksek elektrik gerilimli noktalarda olan korona çökmesi gibi oluşur. Korona boşalmasının genelde istenmemesine rağmen, son zamanlarda fotokopi (kserografi) ve lazer yazıcıların kullanımı için önemlidir. Birçok modern kopyalayıcı ve lazer yazıcılar iç mekandaki istenmeyen ozon kirliliğini azaltarak, elektrik iletken silindirli fotoiletken makaraları şarj etmektedir. Buna ek olarak, paratonerler korona boşaltımını kullanarak havadaki iletken yolların kendilerine gelmesini sağlayarak potansiyel zarar verecek yıldırımları binalar ve başka yapılardan uzağa saptırır.

Korona boşaltımlı ozon jeneratörleri su arıtma işlemlerinde 30 yıldan fazla süredir kullanılmaktadır. Bu durum ile ilgili su işletmelerinde yönetmelik mevcuttur. Alınan her küçük 500 ml. su petlerinin açıklama bölümüne 'zenginleştirilmiş oksijenleme işlemine, ozonlama işlemine tabi olmuştur' ibrasi zorunluluğu vardır). Ozon zehirli bir gazdır (şimdiye kadar ölen olmamıştır) ve hatta klordan daha tesirlidir (ortalama %80 daha etkilidir). Tipik bir içme suyu arıtma tesisinde, ozon bakteri ve virüsleri öldürmek için filtrelenmiş suda çözdürülür. Aynı zamanda sudaki kötü koku, yosunlaşma ve tatlar da ozonla atılır. Ozonun temel avantajı, aşırı dozu (atık) su müşteriye ulaşmadan oksijen gazına (yarılanma ömrünü tamamlar ve oksijen olarak doğaya karışır. Kalıntı bırakmaz) ayrışır. Klorda ise tam tersi, fazlası suda kalır ve suyun tadını değiştirir.

Korona boşaltmaları ayrıca polimerlerin yüzey özelliklerini değiştirmek için kullanılır. Örneğin plastik maddelere uygulanan korona boşalmasıyla boya veya mürekkebin yüzeye düzgünce yapışmasını sağlar.

Bozucu Cihazlar
Bozucu cihaz yalıtkan maddenin yalıtkanlık gücünü geçen elektriksel aşırı gerilim için tasarlanmıştır, böylece cihazların kasıtlı olarak elektriksel çöküşüne sebep olur. Bu, yalıtkanın izole durumdan yüksek iletken duruma geçmesini sağlayacak ani yalıtım bölümü geçişiyle sonuçlanır. Bu geçiş elektrik kıvılcımı oluşumu(plazma kanalı) ve muhtemelen yalıtkan maddede elektrik ark oluşumuyla devam eder ve böyle karakterize edilebilir. Eğer yalıtkan katıysa, boşaltım boyunca kalıcı fiziksel ve kimyasal değişimler maddenin dielektrik gücünü önemli ölçüde azaltacaktır ve cihaz sadece tek sefer kullanılabilir olacaktır. Ancak, eğer yalıtkan madde sıvı veya gazsa, akım plazma kanalının dışarıdan kesilmesiyle, yalıtkan özelliklerini tamamıyla iyileştirebilirler. Mesleki Spark gaps bu özelliği kullanarak darbeli güç sistemlerinde ani yüksek voltaj değişimlerine geçmeyi, telekomünikasyon ve elektrik güç sistemlerine aşırı gerilim koruması sağlamayı ve çoğu içten yanmalı motorlarda bujilerle yakıtın yanmasını sağlar.



Kaynakça